Đánh giá hiệu quả thiết kế sàn bê tông cốt thép nhà nhiều tầng trên địa bàn thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÀNH CÔNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - NĂM 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÀNH CÔNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS TS TRƯƠNG HỒI CHÍNH ĐÀ NẴNG - NĂM 2018 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Thành Cơng Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60580208 Khóa 32 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Nhu cầu xây dựng nhà nhiều tầng xu hướng cho đô thị phát triển Trong thực tế thiết kế tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể nên phận kết cấu loại (sàn, dầm ) số cơng trình cơng năng, tính chất tải trọng kích thước thiết kế với giá trị khác Đối với nhà cao tầng vấn đề giảm tải trọng đến mức cho phép thiết kế kết cấu cơng trình ln nhà thiết kế quan tâm Thiết kế kết cấu sàn khâu thiết kế cơng trình nhà cao tầng; việc thiết kế sàn bê tơng cốt thép hợp lý mang lại hiệu lớn cho bước thiết kế kết cấu cho cấu kiện Tác giả nghiên cứu vẽ thiết kế sàn bê tơng cốt thép có, tính tốn lại yếu tố như: cách chọn bề dày sàn hàm lượng cốt thép bố trí sàn theo lý thuyết học, từ so sánh đánh giá Trên sở đó, tác giả kiến nghị thiết kế nhà nhiều tầng cần phải trọng việc tính tốn thiết kế sàn bê tơng cốt thép cách hợp lý để giảm khối lượng sàn mà đảm bảo đủ khả chịu lực Trong yếu tố chọn bề dày sàn bố trí thép với hàm lượng đảm bảo theo điều kiện tiêu chuẩn cho phép đem lại hiệu lớn cho thiết kế dầm, cột, móng thiết kế tổng thể cơng trình Từ khóa – nhà nhiều tầng; sàn bê tông cốt thép; bề dày sàn; hàm lượng cốt thép (4 từ khóa) EVALUATING THE EFFICIENCY OF DESIGN OF CONCRETE FLOOR PLASTIC FORM OF QUANG NGAI BRANCH Abstract - The need to build multi-storey houses is a trend for developing cities In reality, the design depends on the specific requirements of the same type of structure (floor, beam ) in a number of buildings of the same capacity, load capacity or size has been designed with different values For tall buildings the problem of reducing the load to the level allowed in the design of the structure is always interested in the design Structural floor design is the first stage in the design of high-rise buildings; Therefore, the design of reinforced concrete floor will be very effective for the structural design steps for the next structure The authors study the drawings of the design of reinforced concrete floor are available, recalculate the factors such as the choice of floor thickness and the amount of reinforcement in the floor according to the theory was learned, then compare and evaluation Based on that, the author recommends in the design of multi-storey house should always pay attention to the design of reinforced concrete floor in the most reasonable way to reduce the volume of the floor but still ensure enough tolerance force The choice of the floor thickness and the layout of the steel with the required standard conditions will bring great effect to the design of beams, columns, foundation as well as the overall design Key words - multi-storey houses; reinforced concrete floor; floor thickness; layout of the steel MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Tổng quan sàn bê tông cốt thép 1.2 Ưu, nhược điểm loại sàn bê tông cốt thép 1.2.1 Hệ sàn sườn 1.2.2 Hệ sàn ô cờ 1.2.3 Sàn không dầm (sàn nấm) 1.2.4 Sàn không dầm ứng lực trước 1.3 Các cơng trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn bê tông cốt thép địa bàn thành phố Quảng Ngãi CHƯƠNG LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 11 2.1 Lý thuyết tính tốn sàn bê tơng cốt thép 11 2.1.1 Đặc điểm vai trò kết cấu sàn nhà nhiều tầng 11 2.1.2.Các phận sàn sườn toàn khối 11 2.1.3 Các bước thiết kế kết cấu sàn 12 2.2 Sơ đồ kết cấu, làm việc cách tính sàn bê tơng cốt thép 13 2.2.1 Sàn sườn tồn khối có loại dầm 15 2.2.2 Sàn sườn tồn khối có kê cạnh 21 * Kết luận chương 27 CHƯƠNG THU THẬP CÁC SỐ LIỆU CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG THỰC TẾ - TÍNH TỐN SO SÁNH 28 3.1 Đặt vấn đề 28 3.2 Khảo sát công trình thực tế xây dựng, tính tốn so sánh 28 3.2.1 Nhà làm việc Công ty TNHH MTV xổ số kiến thiết Quảng Ngãi 28 3.2.2 Trung tâm huấn luyện bồi dưỡng nghiệp vụ CA tỉnh Quảng Ngãi 33 3.2.3 Nhà làm việc Trung tâm Công an tỉnh Quảng Ngãi 36 3.2.4 Trụ sở Phòng Quản lý xuất nhập cảnh CA tỉnh Quảng Ngãi 40 3.2.5 Nhà hiệu - Trường Đại học Phạm Văn Đồng 44 3.2.6 Nhà làm việc khối xây dựng lực lượng hậu cần CA tỉnh Quảng Ngãi 47 3.2.7 Nhà làm việc khối cảnh sát Công an tỉnh Quảng Ngãi 51 3.3 Nhận xét, đánh giá 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mặt cắt dầm sàn hệ sàn sườn Hình 1.2 Mặt ô sàn hệ sàn ô cờ Hình 1.3 Mũ cột hệ sàn khơng dầm Hình 1.4 Trụ sở làm việc Công ty TNHH MTV Xổ số kiến thiết Quảng Ngãi Hình 1.5 Trường Đại học Phạm Văn Đồng Hình 1.6 Trung tâm HLBD nghiệp vụ CA tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.7 Trụ sở Phòng Quản lý XNC CA tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.8 Nhà làm việc Trung tâm Cơng an tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.9 Nhà làm việc khối cảnh sát CA tỉnh Quảng Ngãi 10 Hình 1.10 Nhà làm việc khối XDLL-HC CA tỉnh Quảng Ngãi 10 Hình 2.1 Kết cấu sàn dùng tường chịu lực 11 Hình 2.2 Kết cấu sàn với khung chịu lực 12 Hình 2.3 Biểu đồ nội lực dầm có đầu ngàm 14 Hình 2.4 Biểu đồ nội lực gối hình thành khớp dẻo 14 Hình 2.5 Sơ đồ kết cấu sàn sườn tồn khối có loại dầm 15 Hình 2.6 Sơ đồ tính tốn dầm làm việc theo phương 17 Hình 2.7 Mơmen dải liên tục, phương 17 Hình 2.8 Mặt cắt bố trí cấu tạo cốt thép sàn 20 Hình 2.9 Sơ đồ tính sàn phương theo sơ đồ đàn hồi 21 Hình 2.10 Sơ đồ kết cấu sàn sườn tồn khối có kê cạnh 21 Hình 2.11 Vị trí xuất vết nứt sàn có kê cạnh 22 Hình 2.12 Sơ đồ tính tốn hai phương 22 Hình 2.13 Sơ đồ bốn cạnh chịu uốn hai phương 23 Hình 2.14 Sơ đồ có số cạnh ngàm 23 Hình 2.15 Mơmen có cạnh ngàm 24 Hình 2.16 Hai cách đặt cốt thép 25 Hình 2.17 Sơ đồ tính tốn liên tục hai phương 26 Hình 3.1a Mặt đứng cơng trình 29 Hình 3.1b Mặt cắt cơng trình 29 Hình 3.1c Mặt thép sàn tầng (lớp dưới) 30 Hình 3.1d Mặt thép sàn tầng (lớp trên) 30 Hình 3.1e Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 33 Hình 3.2a Mặt đứng cơng trình 33 Hình 3.2b Mặt cắt cơng trình 34 Hình 3.2c Mặt thép sàn tầng 3,4,5 34 Hình 3.2d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 36 Hình 3.3a Mặt đứng cơng trình 37 Hình 3.3b Mặt cắt cơng trình 37 Hình 3.3c Mặt thép sàn tầng (lớp dưới) 38 Hình 3.3d Mặt thép sàn tầng (lớp trên) 38 Hình 3.3e Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 40 Hình 3.4a Mặt đứng cơng trình 41 Hình 3.4b Mặt cắt cơng trình 41 Hình 3.4c Mặt thép sàn tầng 42 Hình 3.4d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 44 Hình 3.5a Mặt đứng cơng trình 44 Hình 3.5b Mặt cắt cơng trình 45 Hình 3.5c Mặt thép sàn tầng 45 Hình 3.5d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 47 Hình 3.6a Mặt đứng cơng trình 48 Hình 3.6b Mặt cắt cơng trình 48 Hình 3.6c Mặt thép sàn tầng 49 Hình 3.6d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính tốn tác giả 51 Hình 3.7a Mặt đứng cơng trình 51 Hình 3.7b Mặt cắt cơng trình 52 Hình 3.7c Mặt thép sàn tầng 52 Hình 3.7d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế với tính toán tác giả 54 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Tên bảng Giá trị để tính tốn M1 Các hệ số , A1, B1 để tính hai phương Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng ô sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Kết tính thép sàn Kết tính khối lượng sàn Trang 23 24 32 32 35 36 40 40 43 43 47 47 50 50 54 54 53 3.2.7.1 Tính tốn * Chọn sơ chiều dày sàn: + D: hệ số phụ thuộc vào tải trọng, D = 0,8÷1,4 chọn D = 1,0 + m: hệ số phụ thuộc vào liên kết làm việc bản; với kê bốn cạnh lấy m = (35÷45); chọn m = 42 + l = l1 = 3,0m =>hb=D.l/m = 1,0x3,0/42 = 0,071mm Chọn hb = 70mm * Tải trọng tác dụng lên sàn: - Tĩnh tải tác dụng lên sàn: g = 0,264 + 0,324 + 1,925 + 0,216 = 2,729 kN/m2; - Hoạt tải: p = 2,4 kN/m2; =>Tải trọng tính tốn: q = g + p = 2,729 + 2,4 = 5,129kN/m2 * Tính tốn nội lực bản: - Nhịp tính tốn: lt1 = 3,0 – 0,2 = 2,8 m; lt2 = 3,6 – 0,2 = 3,4 m Ô sàn có r = = 1,214 Ô chịu uốn phương Tính tốn nội lực liên tục theo sơ đồ dẻo Mơmen M1 tính theo cơng thức: M1 = Cốt thép để chịu mômen dương đặt theo phương tồn xác định D theo công thức: D = (2 + A1 + B1)lt2 + (2 +A2 + B2)lt1 Tính M2 MAi, Mbi theo công thức: M2 = M1 ; MAi = AiM1 ; MBi = BiM1 Các hệ số: Tra bảng 2.2 ta A1 = B1 = 1,2; A2 = B2 = 1,0; D = (2 + 1,2 + 1,2) x 3,4 + (2 x 0,8 + 1,0 + 1,0) x 2,8= 25,04 – M1 = = 0,8 = 0,99 kN.m M2 = 0,8 x 0,99 = 0,792 kN.m MA1 = MB1 = 1,2 x 0,99 = 1,188 kN.m MA2 = MB2 = 1,0 x 0,99 = 0,99 kN.m * Tính tốn cốt thép sàn: Chọn chiều dày lớp bảo vệ c = 10mm; a0=c+0,5 =10+0,5x8= 14mm; h0 = h – a0 = 70–14 = 56mm αm= ; =1-√ Điều kiện hạn chế ξ ≤ ξR ξ ≤ ξD Khi αm ≤ 0,255 trường hợp điều kiện hạn chế ξ thỏa mãn khơng cần kiểm tra = 0,5(1+√ ); As = ; 54 μ= ; điều kiện μ>μmin = 0,1% Bảng 3.13 Kết tính thép sàn a200 As chọn (mm2) 141 0,25% ø6 a200 141 0,25% 96 ø6 a200 141 0,25% 80 ø6 a200 141 0,25% Ô sàn M (kN.m) αm ξ As (mm2) (M1) 0,990 0,037 0,981 80 ø6 (M2) 0,792 0,030 0,985 64 (MI) 1,188 0,045 0,977 (MII) 0,990 0,037 * Khối lượng ô sàn: 0,981 Chọn μ (%) Bảng 3.14 Kết tính khối lượng ô sàn Theo thiết kế Theo thiết kế Ô sàn thực tế (kg) tác giả (kg) Khối lượng cốt thép (mthép) 58 32 Khối lượng bê tông (mbê tông) 1659 1457 Tổng khối lƣợng ô sàn (mô sàn) 1717 3.2.7.2 So sánh số liệu thực tế với kết thiết kế 1489 h: Bề dày sàn µ1: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh ngắn µ2: Hàm lượng cốt thép dương theo phương cạnh dài µ3: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh ngắn µ4: Hàm lượng cốt thép âm theo phương cạnh dài m: Khối lượng ô sàn 80 70 0,54 0,40 0,38 0,25 0,28 0,25 0,25 ▪ Thực tế thiết kế ▪ Tác giả tính tốn 0,25 1717 1489 h (mm) µ1 (%) µ2 (%) µ3 (%) µ4 (%) m (kg) Hình 3.7d Biểu đồ so sánh tiêu sàn theo thực tế thiết kế so với tính tốn tác giả 3.3.NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ Ơ sàn bê tơng cốt thép thiết kế thực tế cơng trình nhà nhiều tầng địa bàn thành phố Quảng Ngãi đa số chọn chiều dày sàn hàm lượng cốt thép cao so với kết tính tốn tác giả, làm cho khối lượng ô sàn tăng lên dẫn đến 55 tĩnh tải ô sàn tác dụng lên cấu kiện dầm, cột, móng tăng lên Do tính tốn thiết kế cấu kiện phải tăng kích thước tăng hàm lượng cốt thép đảm bảo khả chịu lực Nhìn chung việc thiết kế kết cấu sàn bê tông cốt thép công trình địa bàn thành phố Quảng Ngãi nghiên cứu chưa hợp lý mặt kỹ thuật 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đối với nhà cao tầng vấn đề giảm tải trọng đến mức cho phép thiết kế kết cấu cơng trình ln nhà thiết kế quan tâm Thiết kế kết cấu sàn khâu thiết kế cơng trình nhà cao tầng; việc thiết kế sàn bê tơng cốt thép hợp lý mang lại hiệu lớn cho bước thiết kế kết cấu cho cấu kiện Giảm khối lượng sàn giảm tĩnh tải ô sàn tác dụng lên dầm, cột đặc biệt cho móng cơng trình Từ ta có nhiều lựa chọn cho phương án thiết kế cấu kiện khác cơng trình Mặt khác, theo ngun tắc tính tốn thiết kế cho phép cơng trình phá hủy phải đảm bảo đủ thời gian để người nạn; nghĩa là, thiết kế theo nguyên tắc cấu kiện sàn, dầm phải bị phá hủy trước cấu kiện cột Trên sở đó, tác giả kiến nghị thiết kế nhà nhiều tầng địa bàn thành phố Quảng Ngãi cần phải ln trọng việc tính tốn thiết kế sàn bê tông cốt thép cách hợp lý để giảm khối lượng sàn mà đảm bảo đủ khả chịu lực Trong yếu tố chọn bề dày sàn bố trí thép với hàm lượng đảm bảo theo điều kiện tiêu chuẩn cho phép đem lại hiệu lớn cho thiết kế dầm, cột, móng thiết kế tổng thể cơng trình 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Khoa học Công nghệ (2012), TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông Bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế [2] GS.TS Nguyễn Đình Cống, Sàn sườn bê tơng tồn khối, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội - 2008 [3] PGS.TS Phan Quang Minh (chủ biên), GS.TS Ngô Thế Phong, GS.TS Nguyễn Đình Cống, Kết cấu bê tơng cốt thép – Phần cấu kiện bản, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội - 2006 [4] Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 2737 – 1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội - 1996 [5] Hồ sơ vẽ thiết kế thi công sàn bê tông cốt thép cơng trình địa bàn thành phố Quảng Ngãi ... Tổng quan sàn bê tông cốt thép 1.1 Tổng quan sàn bê tông cốt thép 1.2 Ưu, nhược điểm loại sàn bê tơng cốt thép 1.3 Các cơng trình nhà nhiều tầng sử dụng sàn bê tông cốt thép địa bàn Quảng Ngãi... học: PGS TS TRƯƠNG HỒI CHÍNH ĐÀ NẴNG - NĂM 2018 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Thành Công Chuyên ngành: Kỹ...ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÀNH CÔNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP NHÀ NHIỀU TẦNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI CHUYÊN NGÀNH: KỸ